[发明专利]一种多目标进化的能源介质配置方法

说明书

本发明涉及一种多目标进化的能源介质配置方法，以最小化成本和能耗为目标，包括：1：获取钢铁生产中能源相关数据，确定关键节点，构建基于能量流的网络拓扑结构，并建立关键节点约束；2：获取钢铁产量的生产任务，并确定计算周期；3：考虑分时电价特性和煤气柜的缓冲作用，以最小化成本和能耗为目标函数建立能源介质配置模型；4：对基于分解的多目标进化算法MOEA/D分别在解码操作和邻域更新步骤进行改进，采用改进后的基于分解的多目标进化算法对模型进行优化求解，得到最优的能源介质配置方案。本发明将系统中涉及到的煤气、蒸汽和电等能源介质在发生端、消耗端和存储端进行统一调控，实现各能源介质之间的高效转换，有效减少生产成本和能耗。

技术领域

本发明属于钢铁生产的能源配置领域，具体是一种以最小化成本和能耗为目标的能源介质配置方法。

背景技术

随着可持续发展理念逐渐深入人心，加上能源日益紧缺的现状，节能降耗势在必行。然而，我国钢铁行业作为典型的耗能大户，其工业生产效率、效益、吨钢能耗与世界先进水平还存在巨大的差距。大量钢铁企业每年造成大量不必要的能源浪费，急需对如何降低钢铁能耗和生产成本展开深入研究，达到保持经济稳定提高的同时，减少能源消耗，实现绿色可持续发展。

钢铁主要能源流动途径为对生产工序产生的富裕煤气和余热余压等能源进行回收利用，通过能源转换装置转化为生产过程所需的蒸汽和电力等能源，实现能源的重复利用。能源介质配置就是通过分析现场能源产耗情况，根据供应量和需求量的变化以及设备运行状态，对能源进行合理调动，减少能源放散，提高能源利用效率。因此，制定符合当前生产状态的能源介质配置方案是能源优化调配的基础，对节能降耗起到至关重要的作用。然而，由于钢铁变量较多和约束复杂等特性，多目标能源介质配置具有优化困难的难题和节能潜力大的优势。但是此类相关研究较少，急需对此类问题展开深入探讨。

本发明提出的能源介质配置方法，充分地考虑钢铁生产全流程工艺，考虑分时电价特性和煤气柜的缓冲作用，构建以最小化运行成本和总能耗为目标函数的能源介质配置模型，结合自适应邻域更新的基于分解的多目标进化算法，制定并优化能源介质配置方案，降低成本和能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以最小化成本和能耗为目标的能源介质配置方法，解决现有能源介质配置技术中，钢铁能源介质配置变量较多、约束复杂和模型求解难度高等问题。

本发明所述的能源介质配置方法包括以下步骤：

步骤一：获取钢铁生产中能源相关数据，确定关键节点，构建基于能量流的网络拓扑结构，并建立关键节点约束；

步骤二：获取钢铁产量的生产任务，并确定计算周期；

步骤三：考虑分时电价特性和煤气柜的缓冲作用，以最小化成本和能耗为目标函数建立能源介质配置模型，能源介质包括煤气、蒸汽、电；

步骤四：针对所述能源介质配置模型的特性，对基于分解的多目标进化算法MOEA/D分别在解码操作和邻域更新步骤进行改进，采用改进后的基于分解的多目标进化算法对模型进行优化求解，得到最优的能源介质配置方案。

步骤一中钢铁生产能源介质配置涉及生产工序子系统、多介质储存子系统、多介质转换子系统和多介质运输子系统，所述生产工序子系统包括的关键工序有：烧结、焦化、炼钢、炼铁、热轧和冷轧，所述多介质储存子系统中的关键设备包括：高炉煤气柜、转炉煤气柜、焦炉煤气柜和对应的放散塔，所述多介质转换子系统中的关键设备包括：发电机组、燃汽轮机、燃烧锅炉和余热回收装置，所述多介质运输子系统包括：煤气管网、蒸汽管网以及电力能源介质管网；相应的，基于能量流的网络拓扑结构中关键节点包括：生产工序子系统中的关键工序、多介质储存子系统中的关键设备、多介质转换子系统中的关键设备，这些关键节点和多介质运输子系统之间的能源介质关系构成网络拓扑结构图。

步骤一从钢铁企业能源数据库中获取各节点在过去多个周期内的正常运行下能源产耗历史数据，并进行数据清洗，包括：剔除缺少数据和非正常生产场景的数据信息。